Ce site est un antique lieu de culte qui dépendait de la villa gallo-romaine de Vallis. La chapelle Saint-Pierre était déjà construite en 1043, alors que nous savons qu'elle appartenait à l'abbaye de Saint-Victor. Elle fut donnée à celle de Montmajour par l'évêque Bertrand I, mais passa aux moines de Lérins qui la reçurent en 1094 du comte Béranger IV.

Ancienne chapelle des Templiers. Dans un mur extérieur de la chapelle Saint-Pierre a été inhumé, la tête en bas, un membre de l’ordre dissous par le roi Philippe Le Bel.

Elle fut rendue définitivement à Montmajour en 1479 par le pape Sixte IV.

Saint-Pierre-in-Vallis était construite à l'origine avec une charpente en bois, qui fut remplacée par une voûte de pierre au XIIème siècle pour mieux la protéger des incendies. Elle servait de chapelle funéraire, et se trouve encore entourée de tombes creusées dans la roche. Le curieux aménagement bâti à droite de l'entrée est un enfeu, c'est-à-dire une niche où l'on déposait le corps d'un défunt pendant la cérémonie d'inhumation.

Restaurée récemment, Saint-Pierre-in-Vallis est inscrite à l'inventaire supplémentaire des Monuments Historiques. Elle abrite souvent des expositions, et surtout des concerts car elle possède une excellente acoustique.